导学讲练通高一生物精品课件：62

1、第第2 2节节 基因工程及其应用基因工程及其应用抗乙肝的西红柿抗乙肝的西红柿 中国科学家正研制一种抗乙肝西红柿，中国科学家正研制一种抗乙肝西红柿，专家称人吃了这种转基因的西红柿后能产专家称人吃了这种转基因的西红柿后能产生抗乙肝病毒的抗体，不用再注射乙肝疫生抗乙肝病毒的抗体，不用再注射乙肝疫苗。这种转基因西红柿在外观、口味、产苗。这种转基因西红柿在外观、口味、产量、营养含量和栽培技术上与普通西红柿一样，惟一的区别就量、营养含量和栽培技术上与普通西红柿一样，惟一的区别就是导入了转基因疫苗，人吃了后能产生抗乙肝病毒的抗体，起是导入了转基因疫苗，人吃了后能产生抗乙肝病毒的抗体，起到很好的预防作用。只要

2、每周吃一两个，每年吃两三个月就能到很好的预防作用。只要每周吃一两个，每年吃两三个月就能达到去医院注射乙肝疫苗的效果。达到去医院注射乙肝疫苗的效果。 这就是基因工程的成果。这就是基因工程的成果。请思考：请思考：1.1.基因工程育种的原理是什么？基因工程育种的原理是什么？2.2.基因工程育种有哪些优点？基因工程育种有哪些优点？课课 时时 目目 标标 探探 究究 点点 理理解解1.1.简述基因工程的简述基因工程的原理原理探究基因工程中的工具酶的作用探究基因工程中的工具酶的作用运载体的特点及作用运载体的特点及作用 2.2.说出基因工程在说出基因工程在农业、医药等领域农业、医药等领域的应用的应用转基因技

3、术实现的基础转基因技术实现的基础基因工程育种的原理及优点基因工程育种的原理及优点识识记记3.3.关注转基因生物和转基因食品的安全性关注转基因生物和转基因食品的安全性主题一主题一 基因工程的原理基因工程的原理1.1.基因工程的概念基因工程的概念(1)(1)别名：别名：_。(2)(2)目的：目的：_。(3)(3)操作思路：按照人们的意愿，把一种生物的操作思路：按照人们的意愿，把一种生物的_提取提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里。出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里。基因拼接技术或基因拼接技术或dnadna重组技术重组技术定向改造生物的遗传性状定向改造生物的遗传性状某种基因

4、某种基因2.2.基因工程操作的基本工具基因工程操作的基本工具(1)(1)基因的基因的“剪刀剪刀”：名称：名称：_，简称限制酶。，简称限制酶。特性：一种限制酶只能识别特性：一种限制酶只能识别_，并在，并在_上切割上切割dnadna分子。分子。 名称：名称：_ 作用：连接作用：连接_和和_之间的缺口之间的缺口限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶一种特定的核苷酸序列一种特定的核苷酸序列特定的切点特定的切点dnadna连接酶连接酶脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸(2)(2)基因的基因的“针线针线”(3)(3)基因的运载体：基因的运载体：作用：将外源基因送入作用：将外源基因送入_。种类：质粒、种类：质粒、_、_等。

5、等。 特点：能够特点：能够_ 本质：本质：_3.3.基因工程的步骤基因工程的步骤_目的基因与目的基因与_结合结合将目的基因导入将目的基因导入_目的基因的目的基因的_。受体细胞受体细胞噬菌体噬菌体自主复制自主复制环状环状dnadna分子分子提取目的基因提取目的基因运载体运载体受体细胞受体细胞检测与鉴定检测与鉴定质粒质粒动植物病毒动植物病毒(1)(1)基因工程能够实现不同物种之间基因的重新组合。（基因工程能够实现不同物种之间基因的重新组合。（ ）【分析【分析】基因工程的实质是将一种生物的基因提取出来加以改造基因工程的实质是将一种生物的基因提取出来加以改造修饰，导入到另一种生物的细胞中，定向改变生物

6、的性状；两种修饰，导入到另一种生物的细胞中，定向改变生物的性状；两种生物之间可以是同一物种，也可以是不同的两种生物。生物之间可以是同一物种，也可以是不同的两种生物。(2)(2)所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列。（所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列。（ ）【分析【分析】不同的限制酶能识别不同的特定核苷酸序列，并在特定不同的限制酶能识别不同的特定核苷酸序列，并在特定的切点进行切割。的切点进行切割。限制酶、限制酶、dnadna连接酶和运载体是基因工程中重要的操作工具，连接酶和运载体是基因工程中重要的操作工具，请探究：请探究：1.1.探究基因工程中工具酶的作用探究基因工程中工具酶

7、的作用(1)dna(1)dna解旋酶和限制酶都作用于解旋酶和限制酶都作用于dnadna，试分析：这两种酶的作，试分析：这两种酶的作用部位相同吗？用部位相同吗？提示：提示：不相同。不相同。dnadna解旋酶作用于碱基之间的氢键，而限制酶解旋酶作用于碱基之间的氢键，而限制酶作用于磷酸与脱氧核糖之间的化学键，即磷酸二酯键。作用于磷酸与脱氧核糖之间的化学键，即磷酸二酯键。(2)(2)分析切割运载体和目的基因用同一种限制酶的原因。分析切割运载体和目的基因用同一种限制酶的原因。提示：提示：用同一种限制酶切割出相同的黏性末端，有利于目的基用同一种限制酶切割出相同的黏性末端，有利于目的基因与运载体结合。因与运

8、载体结合。(3)(3)若用若用dnadna连接酶将目的基因与运载体两两结合，可能有哪些连接酶将目的基因与运载体两两结合，可能有哪些产物？产物？提示：提示：产物可能有三种：目的基因与目的基因结合、运载体与产物可能有三种：目的基因与目的基因结合、运载体与运载体结合、目的基因与运载体结合。运载体结合、目的基因与运载体结合。【拓展延伸【拓展延伸】辨析辨析dnadna连接酶与连接酶与dnadna聚合酶的异同聚合酶的异同比较项目比较项目dnadna连接酶连接酶dnadna聚合酶聚合酶不同点不同点作用作用对象对象连接连接dnadna片段片段连接游离的脱连接游离的脱氧核苷酸氧核苷酸作用作用条件条件不需要模板不

9、需要模板需要模板需要模板相同点相同点作用部位作用部位连接不同脱氧核苷酸之间的磷连接不同脱氧核苷酸之间的磷酸和脱氧核糖酸和脱氧核糖 2.2.运载体的特点及其作用运载体的特点及其作用(1)(1)运载体与物质跨膜运输中的载体化学本质相同吗？运载体与物质跨膜运输中的载体化学本质相同吗？提示：提示：不相同。运载体是环状不相同。运载体是环状dnadna分子，载体是蛋白质。分子，载体是蛋白质。(2)(2)基因工程中的运载体具有怎样的特点，有什么作用？基因工程中的运载体具有怎样的特点，有什么作用？提示：提示：能够在宿主细胞中稳定保存并大量复制，以保证外源能够在宿主细胞中稳定保存并大量复制，以保证外源基因在宿主

10、细胞内长期稳定存在并复制；基因在宿主细胞内长期稳定存在并复制；具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；具有某些标记基因，便于检测运载体是否进入受体细胞。具有某些标记基因，便于检测运载体是否进入受体细胞。1.1.分析限制酶与分析限制酶与dnadna解旋酶的不同点解旋酶的不同点(1)(1)作用部位：限制酶作用于磷酸二酯键，作用部位：限制酶作用于磷酸二酯键，dnadna解旋酶作用于氢解旋酶作用于氢键。键。(2)(2)作用范围：限制酶作用于特定的核苷酸序列和特定的切点，作用范围：限制酶作用于特定的核苷酸序列和特定的切点，dnadna解旋酶作用于所有的解旋酶作用于

11、所有的dnadna分子。分子。2.2.基因工程操作中的两点注意基因工程操作中的两点注意(1)(1)切割目的基因和运载体时，一般用同一种限制酶，使目的切割目的基因和运载体时，一般用同一种限制酶，使目的基因和运载体产生相同的黏性末端，达到目的基因与运载体结基因和运载体产生相同的黏性末端，达到目的基因与运载体结合的目的。合的目的。(2)(2)目的基因导入受体细胞并非标志着基因工程成功，只有目目的基因导入受体细胞并非标志着基因工程成功，只有目的基因在受体细胞中表达才说明基因工程成功。的基因在受体细胞中表达才说明基因工程成功。【典题训练【典题训练】某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶某科学家从细菌中分离出

12、耐高温淀粉酶(amy)(amy)基基因因a a，通过基因工程的方法，将基因，通过基因工程的方法，将基因a a与运载体结合后导入马铃与运载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现薯植株中，经检测发现amyamy在成熟块茎细胞中存在。结合图形在成熟块茎细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述不正确的是分析下列有关这一过程的叙述不正确的是( )( )a.a.获取基因获取基因a a的限制酶其作用部位是图中的的限制酶其作用部位是图中的b.b.连接基因连接基因a a与运载体的与运载体的dnadna连接酶其作用部位是图中的连接酶其作用部位是图中的c.c.基因基因a a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯进入马铃薯

13、细胞后，可随马铃薯dnadna分子的复制而复制，分子的复制而复制，传给子代细胞传给子代细胞d.d.通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状【解题指南【解题指南】明确限制酶打开磷酸二酯键，明确限制酶打开磷酸二酯键，dnadna连接酶连接磷连接酶连接磷酸二酯键；知道目的基因能够在受体细胞中稳定保存并大量复酸二酯键；知道目的基因能够在受体细胞中稳定保存并大量复制。制。【解析【解析】选选b b。限制酶和。限制酶和dnadna连接酶均作用于磷酸二酯键，即连接酶均作用于磷酸二酯键，即处，二者作用相反，分别是打开和连接该化学键；目的基因进处，二者作用相反，分别

14、是打开和连接该化学键；目的基因进入受体细胞后，会随着马铃薯入受体细胞后，会随着马铃薯dnadna分子的复制而复制，传给子分子的复制而复制，传给子代细胞，使之产生定向变异，从而改变其遗传性状。代细胞，使之产生定向变异，从而改变其遗传性状。 【误区警示【误区警示】(1)(1)碱基对之间的氢键断裂与重建并不是都需要碱基对之间的氢键断裂与重建并不是都需要酶：酶：dnadna分子内碱基对之间的氢键打开需要解旋酶，氢键连接分子内碱基对之间的氢键打开需要解旋酶，氢键连接不需要酶，依靠碱基互补配对即可形成。不需要酶，依靠碱基互补配对即可形成。(2)(2)磷酸二酯键的形成并不只是在一种酶的作用下形成：磷酸二酯键

15、的形成并不只是在一种酶的作用下形成：磷酸二酯键在磷酸二酯键在dnadna聚合酶、聚合酶、dnadna连接酶的作用下，都能形成；连接酶的作用下，都能形成；dnadna聚合酶是将单个游离的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连成聚合酶是将单个游离的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连成脱氧核苷酸链；脱氧核苷酸链；dnadna连接酶连接连接酶连接dnadna片段之间的磷酸二酯键。片段之间的磷酸二酯键。【互动探究【互动探究】基因基因a a是否在马铃薯植株中进行了表达？是否在马铃薯植株中进行了表达？提示：提示：是。因为在成熟的马铃薯块茎细胞中检测到了耐高温淀是。因为在成熟的马铃薯块茎细胞中检测到了耐高温淀粉酶粉酶(amy)(

16、amy)。主题二主题二 基因工程的应用及其安全性基因工程的应用及其安全性1.1.基因工程在三个方面的应用基因工程在三个方面的应用(1)(1)作物育种方面：作物育种方面：目的：获得目的：获得_、_和具有优良品质的农作物，培育出具和具有优良品质的农作物，培育出具有各种有各种_的作物新品种。的作物新品种。实例：实例：_的转基因抗虫棉。的转基因抗虫棉。意义：抗虫基因作物的使用，不仅减少了意义：抗虫基因作物的使用，不仅减少了_、大大降、大大降低了生产成本，而且还减少了低了生产成本，而且还减少了_。高产高产稳产稳产抗逆性抗逆性抗棉铃虫抗棉铃虫农药的用量农药的用量农药对环境的污染农药对环境的污染(2)(2)

17、药物研制方面：药物研制方面：实例：用基因工程的方法生产胰岛素。实例：用基因工程的方法生产胰岛素。过程：胰岛素基因与大肠杆菌的过程：胰岛素基因与大肠杆菌的dnadna分子分子_，并且在大肠杆，并且在大肠杆菌内获得成功的菌内获得成功的_。(3)(3)环境保护方面：环境保护方面：实例：利用转基因细菌实例：利用转基因细菌_，吸收环境中的，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油，处理重金属，分解泄漏的石油，处理_等。等。重组重组表达表达降解有毒有害的化合物降解有毒有害的化合物工业废水工业废水2.2.转基因生物和转基因食品的安全性转基因生物和转基因食品的安全性(1)(1)两种观点：两种观点：转基因生物和转基因

18、食品不安全，要转基因生物和转基因食品不安全，要_。转基因生物和转基因食品是安全的，应该转基因生物和转基因食品是安全的，应该_。(2)(2)我国的态度：十分重视转基因生物及其产品的安全性问题。我国的态度：十分重视转基因生物及其产品的安全性问题。严格控制严格控制大范围推广大范围推广【想一想【想一想】利用基因工程的方法使微生物生产胰岛素，选择细菌还是酵母利用基因工程的方法使微生物生产胰岛素，选择细菌还是酵母菌作为受体细胞效果会更好一些？试说明原因。菌作为受体细胞效果会更好一些？试说明原因。提示：提示：选择酵母菌更好一些。因为胰岛素属于分泌蛋白，在核选择酵母菌更好一些。因为胰岛素属于分泌蛋白，在核糖体

19、上合成的肽链需要在内质网和高尔基体中进行加工，而细糖体上合成的肽链需要在内质网和高尔基体中进行加工，而细菌细胞中没有内质网等细胞器，影响肽链的加工。菌细胞中没有内质网等细胞器，影响肽链的加工。1.1.转基因技术实现的基础转基因技术实现的基础转基因技术已经实现了将人的胰岛素基因转入细菌体内，利用转基因技术已经实现了将人的胰岛素基因转入细菌体内，利用细菌生产人的胰岛素，分析讨论下列问题：细菌生产人的胰岛素，分析讨论下列问题：(1)(1)试从基本单位、空间结构和碱基配对方式三个方面分析运试从基本单位、空间结构和碱基配对方式三个方面分析运载体与目的基因结合成功的基础。载体与目的基因结合成功的基础。提示

20、：提示：基本单位相同：不同生物的基本单位相同：不同生物的dnadna分子都是由脱氧核苷分子都是由脱氧核苷酸构成的。酸构成的。空间结构相同：不同生物的空间结构相同：不同生物的dnadna分子都是由两条反向平行的分子都是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构。脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构。碱基配对方式相同：不同生物的碱基配对方式相同：不同生物的dnadna分子中两条链之间的碱分子中两条链之间的碱基配对方式都是基配对方式都是a a与与t t配对，配对，g g与与c c配对。配对。(2)(2)目的基因能够在受体细胞中表达的基础是什么？目的基因能够在受体细胞中表达的基础是什么？ 提

21、示：提示：所有生物共用一套遗传密码。所有生物共用一套遗传密码。2.2.基因工程育种的原理及优点基因工程育种的原理及优点与杂交育种、诱变育种相比，基因工程育种的原理是什么？主与杂交育种、诱变育种相比，基因工程育种的原理是什么？主要优点有有哪些？要优点有有哪些？提示：提示：(1)(1)原理：与杂交育种相同，是基因重组。原理：与杂交育种相同，是基因重组。(2)(2)优点：与优点：与杂交育种相比，基因工程育种的育种周期短并产生了新性状；杂交育种相比，基因工程育种的育种周期短并产生了新性状；与诱变育种相比，基因工程育种能定向改造生物的遗传性状。与诱变育种相比，基因工程育种能定向改造生物的遗传性状。1.1

22、.基因工程育种的优点基因工程育种的优点(1)(1)目的性强，定向改造生物性状；目的性强，定向改造生物性状；(2)(2)育种周期短；育种周期短；(3)(3)克服远缘杂交不亲和的障碍。克服远缘杂交不亲和的障碍。2.2.有性生殖和基因工程中基因重组的区有性生殖和基因工程中基因重组的区(1)(1)有性生殖：基因重组有性生殖：基因重组 同一物种的不同基因重新组合；同一物种的不同基因重新组合；(2)(2)无性生殖：基因重组无性生殖：基因重组 不同物种或同一物种间的不同不同物种或同一物种间的不同基因的重组。基因的重组。 自然发生自然发生人为发生人为发生【典题训练【典题训练】目前人类利用基因工程的方法成功培育

23、出转基因目前人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉，以下说法正确的是抗虫棉，以下说法正确的是 ( )( )a.a.苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后直接进入棉花的苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后直接进入棉花的叶肉细胞表达叶肉细胞表达b.b.抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，可通过传粉、受精的方法，抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，可通过传粉、受精的方法，使抗虫基因扩散传播使抗虫基因扩散传播c.c.标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因d.d.转基因抗虫棉经过种植，棉铃虫不会产生抗性，这样可以有转基因抗虫棉经过种植，棉铃虫不会产生抗性，这样可以有效消灭棉铃虫效消灭棉铃虫【解题指南【解题指南】明确基因工程导入目的基因的不同操作方法：农明确基因工程导入目的基因的不同操作方法：农杆菌转化法、显微注射法等；转基因植物若外源基因整合到染杆菌转化法、显微注射法等；转基因植物若外源基因整合到染色体上，可通过花粉扩散传播，若整合到细胞质中，则在形成色体上，可通过花粉扩散传播，若整合到细胞质中，则在形成花粉的时候丢失，不会扩散传播。花粉的时候丢失，不会扩散传播。【解析【解析】选选c c。基因工程中，目的